JPH04366783A - 光磁界・電流センサ - Google Patents
光磁界・電流センサInfo
- Publication number
- JPH04366783A JPH04366783A JP3143257A JP14325791A JPH04366783A JP H04366783 A JPH04366783 A JP H04366783A JP 3143257 A JP3143257 A JP 3143257A JP 14325791 A JP14325791 A JP 14325791A JP H04366783 A JPH04366783 A JP H04366783A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- optical
- polarization
- magnetic field
- light
- optical system
- Prior art date
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- Pending
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- Measuring Magnetic Variables (AREA)
- Measuring Instrument Details And Bridges, And Automatic Balancing Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、光を用いて磁界又は電
流の測定を行う光磁界・電流センサに関するものである
。
流の測定を行う光磁界・電流センサに関するものである
。
【０００２】
【従来の技術】図２は従来、既に知られている（三菱電
機技報第５７巻１０号（１９８３））この種の光磁界・
電流センサの構成例を示しているが、図において、１１
は光源、１２，１６は光ファイバ、１３は偏光子、１４
は磁気光学素子、１５は検光子、１７は光受信器である
。そして、上記偏光子１３及び検光子１５は薄膜を積層
して成るビームスプリッタによりそれぞれ構成されてい
て、又、上記磁気光学素子１４に対して例えば矢印によ
り示したような磁界１８が印加されるようになっている
。
機技報第５７巻１０号（１９８３））この種の光磁界・
電流センサの構成例を示しているが、図において、１１
は光源、１２，１６は光ファイバ、１３は偏光子、１４
は磁気光学素子、１５は検光子、１７は光受信器である
。そして、上記偏光子１３及び検光子１５は薄膜を積層
して成るビームスプリッタによりそれぞれ構成されてい
て、又、上記磁気光学素子１４に対して例えば矢印によ
り示したような磁界１８が印加されるようになっている
。
【０００３】かかる光磁界・電流センサにおいて、光源
１１で発生した光は先ず、光ファイバ１２に入射するが
、この場合、該光ファイバ１２内を伝播する光は通常で
は無偏光である。そして該光ファイバ１２から出射して
偏光子１３に入射した光はこの偏光子１３によって直線
偏光になる。検光子１５はその検出感度が最大になるよ
うにするために通常、偏光子１３と４５度の角度をなし
て配置される。更に該検光子１５を出射した光は光ファ
イバ１６を介して光受信器１７まで導かれ、この光受信
器１７において光電変換されるようになっている。
１１で発生した光は先ず、光ファイバ１２に入射するが
、この場合、該光ファイバ１２内を伝播する光は通常で
は無偏光である。そして該光ファイバ１２から出射して
偏光子１３に入射した光はこの偏光子１３によって直線
偏光になる。検光子１５はその検出感度が最大になるよ
うにするために通常、偏光子１３と４５度の角度をなし
て配置される。更に該検光子１５を出射した光は光ファ
イバ１６を介して光受信器１７まで導かれ、この光受信
器１７において光電変換されるようになっている。
【０００４】ここで、磁気光学素子１４には上記のよう
に磁界１８が印加されるが、偏光子１３から出射した直
線偏光の偏波面は印加された磁界１８の大きさに比例し
て回転せしめられる。そしてこのときの回転角θは次の
（１）式により表される。 θ＝ｖｔＨ
（１）尚、上記（１）式において、ｖは磁気
光学素子１４のヴェルデ定数、ｔは磁気光学素子１４の
長さ、Ｈは磁界強度である。この場合、上記ヴェルデ定
数ｖの値が大きい程、回転角θは大きくなるが、このよ
うにその偏光面が回転せしめられる磁気光学素子１４か
らの出射光は上記検光子１５によって光強度に変換され
る。そしてこの検光子１５から出力される光強度を電気
的に測定することにより印加された磁界１８の大きさを
求めることができる。尚、磁界１８の発生源が電流であ
る場合にはその電流の大きさを求めることができる。
に磁界１８が印加されるが、偏光子１３から出射した直
線偏光の偏波面は印加された磁界１８の大きさに比例し
て回転せしめられる。そしてこのときの回転角θは次の
（１）式により表される。 θ＝ｖｔＨ
（１）尚、上記（１）式において、ｖは磁気
光学素子１４のヴェルデ定数、ｔは磁気光学素子１４の
長さ、Ｈは磁界強度である。この場合、上記ヴェルデ定
数ｖの値が大きい程、回転角θは大きくなるが、このよ
うにその偏光面が回転せしめられる磁気光学素子１４か
らの出射光は上記検光子１５によって光強度に変換され
る。そしてこの検光子１５から出力される光強度を電気
的に測定することにより印加された磁界１８の大きさを
求めることができる。尚、磁界１８の発生源が電流であ
る場合にはその電流の大きさを求めることができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、かかる
光磁界・電流センサでは、偏光子１３に入射すべき光の
偏光面の傾きに依存する特性を有しているため、特に入
射光の偏波面を予め特定することができない光ファイバ
を用いる場合に測定値の誤差が著しく大きくなり、この
種センサとしての機能を有効且つ十分に発揮することが
できなくなる等の問題があった。
光磁界・電流センサでは、偏光子１３に入射すべき光の
偏光面の傾きに依存する特性を有しているため、特に入
射光の偏波面を予め特定することができない光ファイバ
を用いる場合に測定値の誤差が著しく大きくなり、この
種センサとしての機能を有効且つ十分に発揮することが
できなくなる等の問題があった。
【０００６】本発明はかかる実情に鑑み、特に偏光子に
入射すべき光の偏光面の状態を全く考慮しないで済み且
つその適正機能を発揮し得るようにした光磁界・電流セ
ンサを提供することを目的とする。
入射すべき光の偏光面の状態を全く考慮しないで済み且
つその適正機能を発揮し得るようにした光磁界・電流セ
ンサを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明による光磁界・電
流センサは、ファラデー効果を有する磁気光学素子並び
に該磁気光学素子の前後に配設された偏光子及び検光子
に光を透過させ、上記磁気光学素子に印加する磁界に応
じてその偏光面が回転せしめられる透過光を受光するこ
とにより電流及び磁界を測定するように構成された光磁
界・電流センサにおいて、光の入射側に偏光分離・合成
素子及び偏光回転子から成る第１の光学系を、また光の
出射側に偏光回転子及び偏光分離・合成素子から成る第
２の光学系をそれぞれ配設し、入射側において上記第１
の光学系により分離された光路の偏光成分の偏光面が入
射側の上記偏光子の偏光面に一致するように入射せしめ
ると共に、出射側において上記分離されている光路の偏
光成分を上記第２の光学系により再び結合するようにな
っている。
流センサは、ファラデー効果を有する磁気光学素子並び
に該磁気光学素子の前後に配設された偏光子及び検光子
に光を透過させ、上記磁気光学素子に印加する磁界に応
じてその偏光面が回転せしめられる透過光を受光するこ
とにより電流及び磁界を測定するように構成された光磁
界・電流センサにおいて、光の入射側に偏光分離・合成
素子及び偏光回転子から成る第１の光学系を、また光の
出射側に偏光回転子及び偏光分離・合成素子から成る第
２の光学系をそれぞれ配設し、入射側において上記第１
の光学系により分離された光路の偏光成分の偏光面が入
射側の上記偏光子の偏光面に一致するように入射せしめ
ると共に、出射側において上記分離されている光路の偏
光成分を上記第２の光学系により再び結合するようにな
っている。
【０００８】
【作用】本発明によれば、光ファイバを介して入射する
光は、先ず第１の光学系の偏光分離・合成素子によって
互いに９０度の角度をなす偏光成分を有する２つの光路
に分離される。そして、分離された一方の光路にのみ配
置された偏光回転子により上記２つの光路の偏光成分の
偏波面を一致させた後にこれら双方の光路の偏光成分に
偏光面を合わせられている磁気光学素子の偏光子へ入射
する。更に第２の光学系において、上記分離された光路
のうち他方の光路にのみ配置された偏光回転子によって
該他方の光路の偏光成分の偏波面が上記一方の光路の偏
光成分の偏波面と直交せしめられた後に、偏光分離・合
成素子によって双方の光路の偏光成分が結合せしめられ
る。そしてこの結合した光が第２の光学系の光ファイバ
を介して光受信器まで伝送される。従って、光ファイバ
によって第１の光学系に入射する光の偏光面が如何なる
傾きになっていても、磁気光学素子に対してその偏波面
が常に一定角度に設定された光が入射するので、かかる
入射光の偏光面の回転角度に対応する正確な磁界測定を
行うことができる。
光は、先ず第１の光学系の偏光分離・合成素子によって
互いに９０度の角度をなす偏光成分を有する２つの光路
に分離される。そして、分離された一方の光路にのみ配
置された偏光回転子により上記２つの光路の偏光成分の
偏波面を一致させた後にこれら双方の光路の偏光成分に
偏光面を合わせられている磁気光学素子の偏光子へ入射
する。更に第２の光学系において、上記分離された光路
のうち他方の光路にのみ配置された偏光回転子によって
該他方の光路の偏光成分の偏波面が上記一方の光路の偏
光成分の偏波面と直交せしめられた後に、偏光分離・合
成素子によって双方の光路の偏光成分が結合せしめられ
る。そしてこの結合した光が第２の光学系の光ファイバ
を介して光受信器まで伝送される。従って、光ファイバ
によって第１の光学系に入射する光の偏光面が如何なる
傾きになっていても、磁気光学素子に対してその偏波面
が常に一定角度に設定された光が入射するので、かかる
入射光の偏光面の回転角度に対応する正確な磁界測定を
行うことができる。
【０００９】
【実施例】以下、図１に基づき本発明による光磁界・電
流センサの一実施例を説明する。図において、１はレー
ザー光を発生するように構成された光送信器、２，６は
光ファイバ、３は偏光子、４は磁気光学素子、５は検光
子、７は光受信器である。そして、これらの基本的構成
は従来例の場合と同様で、即ち上記偏光子３及び検光子
５は薄膜を積層して成るビームスプリッタによりそれぞ
れ構成されている。又、上記磁気光学素子４に対して磁
界８が印加されるようになっている。上記磁気光学素子
４の両側には後述する第１の光学系と第２の光学系とが
配置されるようになっているが、ここでは第１の光学系
を光の入射側とする。
流センサの一実施例を説明する。図において、１はレー
ザー光を発生するように構成された光送信器、２，６は
光ファイバ、３は偏光子、４は磁気光学素子、５は検光
子、７は光受信器である。そして、これらの基本的構成
は従来例の場合と同様で、即ち上記偏光子３及び検光子
５は薄膜を積層して成るビームスプリッタによりそれぞ
れ構成されている。又、上記磁気光学素子４に対して磁
界８が印加されるようになっている。上記磁気光学素子
４の両側には後述する第１の光学系と第２の光学系とが
配置されるようになっているが、ここでは第１の光学系
を光の入射側とする。
【００１０】更に図中、９は例えばＴｉＯ２ （ルチル
）によって形成された複屈折板でなる偏光分離・合成素
子、１０は例えば１／２波長板で成る偏光回転子であり
、これらにより第１の光学系が構成される。一方、この
第１の光学系が配置される入射側とは反対側の出射側に
は、上記偏光分離・合成素子９及び偏光回転子１０とそ
れぞれ同様に構成された偏光分離・合成素子９´及び偏
光回転子１０´により構成される第２の光学系が配置さ
れる。
）によって形成された複屈折板でなる偏光分離・合成素
子、１０は例えば１／２波長板で成る偏光回転子であり
、これらにより第１の光学系が構成される。一方、この
第１の光学系が配置される入射側とは反対側の出射側に
は、上記偏光分離・合成素子９及び偏光回転子１０とそ
れぞれ同様に構成された偏光分離・合成素子９´及び偏
光回転子１０´により構成される第２の光学系が配置さ
れる。
【００１１】上記の場合、光送信器１から出射されたレ
ーザー光は光ファイバ２を介して第１の光学系まで伝送
され、この第１の光学系において入射光は偏光分離・合
成素子９によって２つの光路ａ，ｂに分離されるが、こ
の場合、上記偏光回転子１０は、分離された光路ａ，ｂ
のうち光路ｂの偏光成分のみが通過し且つ該光路ｂの偏
光成分の偏波面が９０度回転して光路ａの偏光成分の偏
波面と一致するように配置されている。又、偏光子３の
偏波面は、上記のように互いに偏波面が一致せしめられ
る該偏光子３に入射すべき光路ａ及び光路ｂの偏光成分
の偏波面と一致するように配置されている。更に、偏光
子３及び検光子５のそれぞれ偏光面は９０度の角度をな
すように配置されるが、第２の光学系において偏光回転
子１０´は光路ａの偏光成分のみが通過するように配置
されている。
ーザー光は光ファイバ２を介して第１の光学系まで伝送
され、この第１の光学系において入射光は偏光分離・合
成素子９によって２つの光路ａ，ｂに分離されるが、こ
の場合、上記偏光回転子１０は、分離された光路ａ，ｂ
のうち光路ｂの偏光成分のみが通過し且つ該光路ｂの偏
光成分の偏波面が９０度回転して光路ａの偏光成分の偏
波面と一致するように配置されている。又、偏光子３の
偏波面は、上記のように互いに偏波面が一致せしめられ
る該偏光子３に入射すべき光路ａ及び光路ｂの偏光成分
の偏波面と一致するように配置されている。更に、偏光
子３及び検光子５のそれぞれ偏光面は９０度の角度をな
すように配置されるが、第２の光学系において偏光回転
子１０´は光路ａの偏光成分のみが通過するように配置
されている。
【００１２】本発明による光磁界・電流センサは上記の
ように構成されているから、光送信器１から出射された
レーザー光は光ファイバ２を介して第１の光学系の偏光
分離・合成素子９まで伝送され、この第１の光学系にお
いて先ず該偏光分離・合成素子９を通過することにより
互いに９０度の角度をなす偏光成分を有する２つの光路
ａ，ｂに分離される。そして分離された一方の光路ｂの
みの偏光成分は偏光回転子１０を通過することによりそ
の偏波面が９０度回転せしめられ、これにより、分離さ
れた２つの光路ａ，ｂの偏光成分の偏波面が一致する。 光路ａ及び光路ｂの偏光成分はこのように互いの偏波面
が一致した状態で次の偏光子３に入射する。
ように構成されているから、光送信器１から出射された
レーザー光は光ファイバ２を介して第１の光学系の偏光
分離・合成素子９まで伝送され、この第１の光学系にお
いて先ず該偏光分離・合成素子９を通過することにより
互いに９０度の角度をなす偏光成分を有する２つの光路
ａ，ｂに分離される。そして分離された一方の光路ｂの
みの偏光成分は偏光回転子１０を通過することによりそ
の偏波面が９０度回転せしめられ、これにより、分離さ
れた２つの光路ａ，ｂの偏光成分の偏波面が一致する。 光路ａ及び光路ｂの偏光成分はこのように互いの偏波面
が一致した状態で次の偏光子３に入射する。
【００１３】次に偏光子３を通過した光は磁気光学素子
４に入射するが、ここで、該磁気光学素子４に対して磁
界８が印加されると光路ａ及び光路ｂの偏光成分の偏波
面は前記（１）式に従って、即ち該磁界８の大きさに比
例して回転せしめられる。そして磁気光学素子４からの
出射光は検光子５によって光強度に変換される。
４に入射するが、ここで、該磁気光学素子４に対して磁
界８が印加されると光路ａ及び光路ｂの偏光成分の偏波
面は前記（１）式に従って、即ち該磁界８の大きさに比
例して回転せしめられる。そして磁気光学素子４からの
出射光は検光子５によって光強度に変換される。
【００１４】更に、第２の光学系において、偏光回転子
１０´が配置されている一方の光路ａの偏光成分の偏波
面のみが該偏光回転子１０´によって９０度回転せしめ
られ、これにより２つの光路ａ，ｂの偏光成分の偏波面
は、次の偏光分離・合成素子９´に入射する際に直交し
た状態になっている。そしてこの偏光分離・合成素子９
´を通過することにより双方の光路ａ，ｂの偏光成分は
結合される。結合した光は偏光分離・合成素子９´から
光ファイバ６を介して光受信器７まで導かれ、この光受
信器７において光電変換される。即ち、偏光分離・合成
素子９´から出射される光強度を電気的に測定すること
により印加された磁界８の大きさを求めることができる
。
１０´が配置されている一方の光路ａの偏光成分の偏波
面のみが該偏光回転子１０´によって９０度回転せしめ
られ、これにより２つの光路ａ，ｂの偏光成分の偏波面
は、次の偏光分離・合成素子９´に入射する際に直交し
た状態になっている。そしてこの偏光分離・合成素子９
´を通過することにより双方の光路ａ，ｂの偏光成分は
結合される。結合した光は偏光分離・合成素子９´から
光ファイバ６を介して光受信器７まで導かれ、この光受
信器７において光電変換される。即ち、偏光分離・合成
素子９´から出射される光強度を電気的に測定すること
により印加された磁界８の大きさを求めることができる
。
【００１５】尚、上記実施例において、第１の光学系の
偏光分離・合成素子９及び偏光回転子１０を通過してき
た光を、偏光子３を介さずに直接、磁気光学素子４に入
射させるようにしてもよく、この場合にも上記実施例と
同様な作用効果を得ることができる。
偏光分離・合成素子９及び偏光回転子１０を通過してき
た光を、偏光子３を介さずに直接、磁気光学素子４に入
射させるようにしてもよく、この場合にも上記実施例と
同様な作用効果を得ることができる。
【００１６】
【発明の効果】上述したように、本発明によれば、この
種の光磁界・電流センサにおいて磁界又は電流を測定す
る際に、特に入射側の光ファイバの偏光面を一定に維持
しておかないで済み、即ちかかる入射側の偏光面の状態
を全く考慮しないで済むので、極めて実用的効果に優れ
ている等の利点がある。又、磁界，電流の測定誤差を著
しく小さくすることにより光磁界・電流センサの機能を
有効に発揮させることができるため、工業上極めて有益
である。
種の光磁界・電流センサにおいて磁界又は電流を測定す
る際に、特に入射側の光ファイバの偏光面を一定に維持
しておかないで済み、即ちかかる入射側の偏光面の状態
を全く考慮しないで済むので、極めて実用的効果に優れ
ている等の利点がある。又、磁界，電流の測定誤差を著
しく小さくすることにより光磁界・電流センサの機能を
有効に発揮させることができるため、工業上極めて有益
である。
【図１】本発明による光磁界・電流センサの一実施例に
よる全体構成図である。
よる全体構成図である。
【図２】従来の光磁界・電流センサの全体構成図である
。
。
１ 光送信器
２ 光ファイバ
３ 偏光子
４ 磁気光学素子
５ 検光子
６ 光ファイバ
７ 光受信器
８ 磁界
９ 偏光分離・合成素子
９´ 偏光分離・合成素子
１０ 偏光回転子
１０´ 偏光回転子
Claims (2)
- 【請求項１】 ファラデー効果を有する磁気光学素子
並びに該磁気光学素子の前後に配設された偏光子及び検
光子に光を透過させ、上記磁気光学素子に印加する磁界
に応じてその偏光面が回転せしめられる透過光を受光す
ることにより電流及び磁界を測定するように構成された
光磁界・電流センサにおいて、光の入射側に偏光分離・
合成素子及び偏光回転子から成る第１の光学系を、また
光の出射側に偏光回転子及び偏光分離・合成素子から成
る第２の光学系をそれぞれ配設し、入射側において上記
第１の光学系により分離された光路の偏光成分の偏光面
が入射側の上記偏光子の偏光面に一致するように入射せ
しめると共に、出射側において上記分離されている光路
の偏光成分を上記第２の光学系により再び結合するよう
にしたことを特徴とする光磁界・電流センサ。 - 【請求項２】 ファラデー効果を有する磁気光学素子
及び該磁気光学素子の後に配設された検光子に光を透過
させ、上記磁気光学素子に印加する磁界に応じてその偏
光面が回転せしめられる透過光を受光することにより電
流及び磁界を測定するように構成された光磁界・電流セ
ンサにおいて、光の入射側に偏光分離・合成素子及び偏
光回転子から成る第１の光学系を、また光の出射側に偏
光回転子及び偏光分離・合成素子から成る第２の光学系
をそれぞれ配設し、入射側において上記第１の光学系に
より分離された光路の偏光成分の偏光面が入射側の上記
偏光子の偏光面に一致するように入射せしめると共に、
出射側において上記分離されている光路の偏光成分を上
記第２の光学系により再び結合するようにしたことを特
徴とする光磁界・電流センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3143257A JPH04366783A (ja) | 1991-06-14 | 1991-06-14 | 光磁界・電流センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3143257A JPH04366783A (ja) | 1991-06-14 | 1991-06-14 | 光磁界・電流センサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04366783A true JPH04366783A (ja) | 1992-12-18 |
Family
ID=15334543
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3143257A Pending JPH04366783A (ja) | 1991-06-14 | 1991-06-14 | 光磁界・電流センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04366783A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101841721B1 (ko) * | 2016-11-10 | 2018-05-08 | 옵토파워주식회사 | 광을 이용한 전류 측정장치 |
-
1991
- 1991-06-14 JP JP3143257A patent/JPH04366783A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101841721B1 (ko) * | 2016-11-10 | 2018-05-08 | 옵토파워주식회사 | 광을 이용한 전류 측정장치 |
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